CN113835284B - 光机照明系统、光机和投影设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光机照明系统、光机和投影设备，属于光电技术领域。所述光机照明系统包括：透镜、三棱镜和多个反射片，且透镜能够相对三棱镜移动；透镜用于将光源发出的光线透射至三棱镜，三棱镜用于将射入的光线出射至反射片；反射片用于：在第一状态下将射入的光线反射至镜头，在第二状态下将射入的光线反射至镜头之外。本申请解决了投影设备的投影效果较差的问题。本申请用于传输光线。

Description

光机照明系统、光机和投影设备

技术领域

本申请涉及光电技术领域，特别涉及一种光机照明系统、光机和投影设备。

背景技术

图1是一种投影设备的结构示意图。如图1所示，投影设备00包括光源01和光机，光机可以包括光机照明系统021和镜头022。光源01可以将光线射入光机照明系统021，进而光机照明系统021可以对接收的光线进行调制后通过镜头022投射，以实现投影画面的显示。

相关技术中，光机照明系统021包括透镜0211、三棱镜0212和数字微镜器件(Digital Micromirror Device，DMD)0213，光源发出的光线可以依次通过透镜0211和三棱镜0212射向DMD 0213，进而再射向镜头022。该DMD0213包括多个微小的反射片(图1示出了其中的一个反射片)，每个反射片可以看做一个像素，每个反射片反射的光可以用于显示投影画面中的一个像素点。反射片可以处于两个状态，在第一状态下反射片可以将射入的光线反射至镜头022，在第二状态下反射片可以将射入的光线反射至镜头外。例如，图1示出了反射片处于理想的第一状态的情况，反射片可以从平行于三棱镜中出射光线的表面M2的状态顺时针旋转17度，此时该反射片处于第一状态，光线可以在该反射片上反射至镜头022。反射片还可以从平行于三棱镜中出射光线的表面M2的状态逆时针旋转17度，此时该反射片处于第二状态，光线在反射片上反射且不会射向镜头，图1未对此种情况进行示意。如此可以通过调整DMD中各个反射片的状态，以使投影设备能够投射相应地投影画面。

但是，通常DMD中反射片在工作时实际旋转的角度会存在公差，在该公差的影响下光线在反射片上反射后的实际传播方向会发生偏离，进而使投影设备投射的投影画面出现偏差，投影设备的投影效果较差。

发明内容

本申请提供了一种光机照明系统、光机和投影设备，可以解决投影设备的投影效果较差的问题。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种光机照明系统，所述光机照明系统包括：透镜、三棱镜和多个反射片，且所述透镜能够相对所述三棱镜移动；

所述透镜用于将光源发出的光线透射至所述三棱镜，所述三棱镜用于将射入的所述光线出射至所述反射片；

所述反射片用于：在第一状态下将射入的所述光线反射至镜头，在第二状态下将射入的所述光线反射至所述镜头之外。

另一方面，提供了一种光机，所述光机包括：上述的光机照明系统和镜头。

再一方面，提供了一种投影设备，所述投影设备包括上述的光机和光源。

本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请提供的光机照明系统中，透镜能够相对三棱镜移动。即使反射片在工作时的实际旋转角度存在公差，也可以根据该公差调节透镜相对三棱镜的位置，以使通过透镜的光线射向三棱镜的位置发生变化。进而该光线射出三棱镜并在反射片上反射后的实际传播方向反射后可以与理论传播方向偏差较小，根据该反射后的光线进行投射，可以减小投射的投影画面的偏差，提高投影效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种投影设备的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种光机照明系统的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种光机照明系统的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的又一种光机照明系统的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种光线在镜头处形成的光斑的示意图；

图6是本申请实施例提供的再一种光机照明系统的结构示意图；

图7是本申请另一实施例提供的一种光机照明系统的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的一种光线在反射片处形成的光斑的示意图；

图9是一种光机照明系统射出的光线的传播示意图；

图10是相关技术提供的一种光线在镜头处形成的光斑的示意图；

图11是相关技术提供的另一种光线在镜头处形成的光斑的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

随着光电技术的发展，对于投影设备的投影效果的要求越来越高。目前，数字光处理(Digital Light Processing，DLP)架构的投影设备的使用越来越广泛，DLP是基于DMD来完成可视数字信息显示的技术。也就是DLP投影技术应用了DMD来作为投影设备中对光线的关键处理元件以实现数字光学处理过程。DMD中的反射片在工作时可以从初始状态绕一轴沿第一方向旋转一定的角度，或者从初始状态绕该轴沿第一方向的反方向旋转该一定的角度。在设计DMD时会设定反射片能够旋转的理论角度(如17度)，反射片沿第一方向旋转该理论角度可以保证反射片将光线按照理论传输方向反射至镜头，进而实现投影设备对投影画面的投射。但是实际应用中DMD的反射片的旋转角度通常会存在公差，如实际的旋转角度为17.5度，如此会导致反射片无法将光线按照理论传输方向反射至镜头，进而投影设备投射的投影画面会发生偏差，使得投影效果较差。

本申请以下实施例提供了一种光机照明系统、光机和投影设备，可以减小投影画面的偏差，提高投影设备的投影效果。

图2是本申请实施例提供的一种光机照明系统的结构示意图。如图2所示，光机照明系统10包括：透镜101、三棱镜102和多个反射片103，且透镜101能够相对三棱镜102移动。需要说明的是，图2仅对光机照明系统中的一个反射片103进行示意，且图1所示中反射片103仅用于对反射片103的作用以及状态进行示意，并不用于标识反射片103的其他特征(如尺寸等)。

其中，透镜101用于将光源(图2未示出)发出的光线透射至三棱镜102，三棱镜102用于将射入的光线出射至反射片103。反射片103用于：在第一状态下将射入的光线反射至镜头(图2未示出)，在第二状态下将射入的光线反射至镜头之外。

需要说明的是，图1以反射片103处于第一状态为例进行示意。还需要说明的是，图2仅示出了从透镜101到反射片103的光路图，对于光线在射出透镜101之前的光路，以及光线射向反射片103之后的光路，图2均未进行示意。

综上所述，本申请实施例提供的光机照明系统中，透镜能够相对三棱镜移动。即使反射片在工作时的实际旋转角度存在公差，也可以根据该公差调节透镜相对三棱镜的位置，以使通过透镜的光线射向三棱镜的位置发生变化。进而该光线射出三棱镜并在反射片上反射后的实际传播方向反射后可以与理论传播方向偏差较小，根据该反射后的光线进行投射，可以减小投射的投影画面的偏差，提高投影效果。

三棱镜102呈棱柱状，该三棱镜102具有两个三角形的底面以及位于该两个底面之间的三个侧面。请继续参考图2，三棱镜102具有第一侧面A、第二侧面M2和第三侧面M3，透镜101位于三棱镜的第一侧面A所在侧，反射片103位于三棱镜的第二侧面M2所在侧。从透镜101射出的光线可以透过第一侧面A射向第三侧面M3，该第三侧面M3可以用于将该光线反射至第二侧面M2，进而该光线可以穿过第三侧面射向反射片103。图2以该三棱镜中第一侧面与第二侧面的夹角为钝角为例，可选地，该三棱镜102也可以为直角三棱镜，也即是第一侧面与第二侧面的夹角可以为直角。可选地，透镜101为平凸透镜，透镜101远离三棱镜102具有凸弧面，透镜101可以将该凸弧面接收的光线进行会聚后射向三棱镜102的第一侧面。

可选地，图3是本申请实施例提供的另一种光机照明系统的结构示意图。如图3所示，光机照明系统10还可以包括辅助三棱镜107，为了便于区分该辅助三棱镜107和上述三棱镜102，本申请实施例将三棱镜102称为目标三棱镜。该辅助三棱镜107可以位于目标三棱镜102远离反射片103的一侧，该辅助三棱镜107可以包括第四侧面M4、第五侧面M5和第六侧面M6。该第四侧面M4靠近目标三棱镜102的第三侧面M3，且该第四侧面M4与第三侧面M3平行。该第四侧面M4与第三侧面M3之间可以存在空气间隙，进而该两个三棱镜可以构成全内反射(total internal reflection prism，TIR)棱镜，保证射入该目标三棱镜102的光线可以在第三侧面M3发生全反射进而射向第二侧面M2。

从第二侧面M2射向反射片103的光线在反射片103上反射后，可以依次穿过目标三棱镜102和辅助三棱镜107，进而射向镜头。该辅助三棱镜107可以用于增加光线从反射片103到镜头的光程。可选地，辅助三棱镜107可以略小于目标三棱镜102。如辅助三棱镜107的底面中位于第四侧面M4的边可以短于目标三棱镜102的底面中位于第三侧面M3的边。可选地，如图3所示，辅助三棱镜107可以为直角三棱镜，其底面为直角三角形，该底面中位于第四侧面M4的边可以为该直角三角形的直角边。该辅助三棱镜107也可以不为直角三棱镜，如辅助三棱镜107的底面也可以为锐角三角形或钝角三角形，本申请实施例不做限定。

需要说明的是，下面的介绍均与辅助三棱镜107无关，下面所述的三棱镜均指目标三棱镜102。

可选地，本申请实施例中的光机照明系统还可以包括：移动部件。该移动部件可以与透镜连接，用于控制透镜相对三棱镜移动。如该移动部件可以与透镜的边缘相连接，如通过夹持或者弹片锁附的方式连接，或者也可以通过粘贴或焊接等方式连接，本申请实施例不做限定。该移动部件可移动，进而可以在移动时带动透镜一同移动。可选地，光机照明系统中的各个部件可以通过光机的外壳固定，该移动部件可以设置在该外壳上，且可以相对该外壳移动。需要说明的是，该移动部件可以为任意可控制透镜移动的部件，本申请实施例对该移动部件的结构不做限定。可选地，该移动部件可以在控制装置的控制下自动移动一定距离，或者也可以由工作人员手动移动一定距离，本申请实施例不做限定。

可选地，该移动部件可以在移动任意距离后固定位置(也即是固定移动部件与外壳的相对位置)，进而可以保证透镜在移动部件的带动下移动该距离后固定与三棱镜的相对位置。例如光机照明系统还包括固定部件，该固定部件可以固定该移动部件与外壳的相对位置。如该固定部件可以包括螺丝等部件。可选地，在移动部件固定位置后，还可以通过其他固定部件再固定透镜的位置，以保证透镜的位置稳固性。

请继续参考图2，透镜101相对三棱镜102的移动方向(如图2中的s方向)平行于三棱镜102的第一侧面M1，且与三棱镜102的第二侧面B和第三侧面M3均相交。透镜的移动方向与光机照明系统中的移动部件的移动方向相同，该s方向也是移动部件的移动方向。

光机照明系统10中的多个反射片103可以属于光机照明系统10中的数字微镜器件DMD，每个反射片可以看做一个像素，每个反射片反射的光可以用于显示投影画面中的一个像素点。可选地，DMD还可以包括用于控制其中的反射片在第一状态和第二状态之间进行切换的控制部件。

本申请实施例中，反射片在工作时可以处于第一状态和第二状态。当反射片处于第一状态时，反射片可以将从三棱镜射出的光线反射向镜头；此时可以看做该反射片对应的像素处于开启状态(也可称为on状态或亮态)。当反射片处于第二状态时，反射片可以将从三棱镜射出的光线反射向镜头之外；此时可以看做该反射片对应的像素处于关闭状态(也可称为off状态或暗态)。进而可以根据待显示图像使需要开启的像素对应的反射片处于第一状态，使无需开启的线束对应的反射片处于第二状态。

可选地，除第一状态和第二状态外，反射片还可以具有初始状态。图4是本申请实施例提供的又一种光机照明系统的结构示意图，图4示出了反射片103处于初始状态的情况。如图4所示，在反射片103处于该初始状态时，反射片103靠近三棱镜102的表面与三棱镜102用于向反射片103出射光线的表面(也即是第二侧面)平行。示例地，反射片103为板状结构，反射片103包括两个较大的表面和多个较小的侧面，该两个较大的表面平行，反射片103靠近三棱镜102的表面为该两个较大的表面中的一个表面，该表面可以呈矩形。反射片103的厚度很薄，该厚度也即是该两个较大的表面的间距，故也可以直接称为反射片与三棱镜的第二侧面平行。

反射片103可以从初始状态绕转轴朝正方向旋转一固定角度，进而使反射片103处于第一状态。反射片103还可以从初始状态绕该转轴朝负方向旋转一固定角度，进而使反射片103处于第二状态。反射片103可以为轴对称结构，其中，该转轴可以为反射片103的对称轴，该对称轴可以垂直于在三棱镜102与透镜101的排布方向(如图2至图4中的x方向)上，如该对称轴可以平行于图2至图4中垂直纸面的方向。如该反射片103靠近三棱镜102的表面呈矩形，该转轴可以为该矩形中不平行于第一侧面的边上的中心线。正方向为反射片103在该x方向上远离透镜101的一端靠近三棱镜102的方向，该负方向为反射片103在该x方向上远离透镜101的一端远离三棱镜102的方向。如该正方向可以为图2至图4中的顺时针方向，该负方向可以为图2至图4中的逆时针方向。可选地，该固定角度可以为17度。可选地，该固定角度也可以为其他角度，如18度，15度或12度，本申请实施例不做限定。

在制备光机照明系统时，会先根据对反射片设定的上述固定角度，设置透镜与三棱镜的初始位置。透镜与三棱镜位于该初始位置，在理想的第一状态中反射片从初始状态绕转轴正向旋转该固定角度，反射片可以将射入的光线(该光线可以为一束)按理论传输方向反射至镜头，该束光线可以完全充满镜头，也即是镜头的各个位置均有光线射入。该束光线可以与镜头同轴，该束光线可以在镜头J处形成图5所示的远场光斑Y1。可选地，远场光斑Y1可以呈椭圆形。在理想的第二状态中反射片从初始状态绕转轴负向旋转该固定角度后，反射片可以将光线按理论传输方向均反射至镜头之外。反射片在实际工作中从初始状态切换至第一状态或者第二状态时，反射片实际旋转的角度相对上述设定的固定角度存在公差。如上述固定角度为17度，而实际旋转的角度为17.5度。此时，本申请实施例中可以根据该实际旋转的角度，使透镜相对三棱镜沿平行第一侧面且远离第二侧面的方向或者靠近第二侧面的方向移动一定的距离。进而保证即使实际旋转的角度具有公差，也可使反射片在处于第一状态时将光线按理论传输方向反射至镜头；且使反射片在处于第二状态时光线按理论传输方向均反射至镜头之外。在第一状态时光线可以完全充满镜头，且该束光线可以与镜头同轴，保证光线的充分利用，避免光线浪费，提高光机照明系统的光学效率。

需要说明的是，本申请实施例中移动透镜相对三棱镜的位置也可以称为调整透镜的偏心(decenter)。本申请实施例中透镜101可以为远心透镜，光线经过透镜101后可以为平行光线。由于光线在穿过透镜101之后不存在其他透镜影响光线的投射效果，故通过移动透镜101的位置来补偿反射片的公差需考虑的变量较少，故可以较为容易地补偿反射片的公差造成的影响。

下面对确定透镜101的移动距离的方式进行介绍。可选地，本申请实施例提供的光机照明系统可以满足公式：Δd＝d-d’。

其中：

请继续参考图4，Δd表示透镜101相对三棱镜102朝远离第二侧面的方向的移动距离。图4中的△ABC可以表示三棱镜102的一个底面或一个平行于该底面的横截面，a表示该底面中位于第一侧面的第一边，b表示该底面中位于第二侧面的第二边，c表示底面中位于第三侧面的第三边，α表示该底面中第一边a的对角，β表示该底面中第二边b的对角，n₁表示三棱镜102与反射片103之间的介质的折射率，n₂表示三棱镜的折射率。θ大于或等于在第一状态下反射片103靠近三棱镜102的表面与第二侧面的理论夹角的2倍，θ’大于或等于在第一状态下反射片103靠近三棱镜102的表面与第二侧面的实际夹角的2倍，该理论夹角与实际夹角均为锐角。

可选地，该理论夹角可以为上述的对反射片设定的固定角度，该实际夹角可以为上述的反射片从初始状态切换至第一状态或第二状态实际旋转的角度。示例地，该理论夹角为17度，θ可以为34度，该实际夹角为17.5度，θ’可以为35度。可选地，通常由于射向反射片的光量相对于需要射入镜头的光量存在冗余，故可以使θ稍大于该理论夹角的2倍，使θ’稍大于该实际夹角的2倍，以减少射入镜头的光量的冗余。如θ可以为35度，θ’可以为36度。可选地，上述实际夹角可以根据理论夹角与反射片的旋转角度的公差计算得到，该实际夹角为该理论夹角与公差之和。

图4中所示的光线可以为光机照明系统中的主光线，且图4示出的为透镜101处于初始位置的状态，透镜101移动后的光机照明系统的结构可以参考图4的结构，本申请实施例不再示意。请参考图4，d表示透镜101处于初始位置时第一侧面中透镜101射出的主光线射向的位置(如点E)与第一侧面和第三侧面的交线的距离，也即是图4中的线段BE的长度；θ可以表示透镜101处于初始位置时，光线在处于初始状态的反射片103上的入射角。d’表示透镜101移动后线段BE的长度，θ’可以表示透镜101移动后，光线在处于初始状态的反射片103上的入射角。在Δd为正值，也即d＞d’时，透镜101移动使得线段BE的长度缩小，故透镜101朝远离三棱镜102的第二侧面的方向移动|Δd|的距离。在Δd为负值，也即d＜d’时，透镜101移动使得线段BE的长度增大，故透镜101朝靠近第二侧面的方向移动|Δd|的距离。

示例地，反射片103处于初始状态时，光线在反射片103上的入射角θ为34度。反射片103在顺时针旋转17度以处于第一状态时，光线在反射片103上的入射角为17度，光线在反射片103上反射后的出射角为17度，进而光线可以按照反射片103处于初始状态时反射片103的法线方向出射，也即是垂直初始状态的反射片103的方向出射。镜头位于初始状态时反射片103的法线方向上，故反射片在第一状态时可以将光线反射至镜头。

需要说明的是，上述d与θ以及d’与θ’满足相同的关系，下面对d与θ满足的关系的推导过程进行介绍。

请继续参考图4，其中点D可以表示主光线在射入三棱镜102的第一侧面后射向的第三侧面中的位置，第三边c中线段AD的长度为c₁，线段BD的长度为c₂。其中存在第一等式：c＝c₁+c₂。

主光线在第三侧面上反射后射向第二侧面，且主光线在该第二侧面上的入射角为θ”，该主光线在该第二侧面上的出射角为θ，根据折射定律可得到第二等式：n₁sinθ＝n₂sinθ”。

在△ACD中使用余弦定理，可以得到第三等式：CD²＝c₁ ²+b²-2bc₁cosα。

在△BCD中使用余弦定理，可以得到第四等式：CD²＝c₂ ²+a²-2ac₂cosβ。

根据上述第一等式、第三等式和第四等式，可以推导得到第五等式：

在△BDE中采用正弦定理，可以得到第六等式：

根据上述第二等式、第五等式和第六等式可以推导出d与θ满足的上述关系：

例如，理论夹角为17度，θ为34度；因反射片的公差导致实际夹角为17.5度，则θ’为35度。根据三棱镜底面的各边长度及各角的角度，三棱镜的折射率，三棱镜与反射片之间的介质的折射率等已知量，可以计算得出Δd＝0.4毫米。故需要将透镜朝远离第二侧面的方向移动0.4毫米。

图6是本申请实施例提供的再一种光机照明系统的结构示意图。图6所示的光机照明系统可以为图2至图4任一所示的光机照明系统的俯视图。如图6所示，该光机照明系统还可以包括：位于光源(图6未示出)和透镜101之间的光导管104，光导管104靠近透镜101的一端(本申请实施例将该一端称为第一端D1)能够根据透镜101的移动而移动，且光导管104的该第一端D1的移动方向与透镜101的移动方向相同。其中，光导管104的另一端(本申请实施例将该另一端称为第二端D2)用于接收光源发出的光线，光导管104的第一端D1用于将该第二端D2接收的光线射向透镜101。

图7是本申请另一实施例提供的一种光机照明系统的结构示意图。图7所示的光机照明系统可以为图2至图4任一所示的光机照明系统的俯视图。如图7所示，该光机照明系统还可以包括：位于光源(图7未示出)和透镜101之间的光导管104和反射镜105。光导管104靠近透镜101的一端(本申请实施例将该一端称为第一端D1)能够根据透镜101的移动而移动，且光导管104的该第一端D1的移动方向与透镜101的移动方向相同。其中，另一端(本申请实施例将该另一端称为第二端D2)用于接收光源发出的光线，光导管104的第一端D1用于将该第二端D2接收的光线射向反射镜105，反射镜105用于将射入的光线反射至透镜101。可选地，光导管104还可以用于对光源发出的光线进行均匀化处理。

可选地，请继续参考图7，光机照明系统10还可以包括：位于光导管104与反射镜105之间的聚光部件106，聚光部件106用于将光导管104射出的光线会聚至反射镜105。示例地，聚光部件1061可以包括沿光导管104和反射镜105的排布方向排布的两个透镜，如图7所示的透镜1061和透镜1062。

可选地，对于上述的光导管104，第二端D2的位置可以固定，第一端D1可以以该第二端D2为轴进行移动。示例地，如图6所示，该第一端D1可以沿z方向或其反方向移动，也可以沿平行于透镜101的移动方向(也即图6中垂直纸面的方向)的方向移动。如图7所示，该第一端D1可以沿平行于三棱镜102与透镜101的排布方向(也即图7中的x方向)的方向移动，也可以沿平行于透镜101的移动方向(也即图7中垂直纸面的方向)的方向移动。本申请实施例中仅对光导管104的第一端D1根据透镜101的移动与透镜101在同一方向上移动的情况进行解释说明，对于光导管104的第一端D1是否由于其他原因(如装配公差)在x方向上也移动的情况，本申请实施例不做限定。

示例地，光导管104在x方向上相对的两侧可以设置有一组定位结构(本申请实施例未示出)，光导管104在垂直纸面的方向上相对的两侧也可以设置有一组定位结构。如一组定位结构可以包括弹片和螺钉，弹片可以位于上述相对的两侧中的一侧，螺钉可以位于该两侧中的另一侧。故光导管104可以位于弹片和螺钉之间，且通过弹片和螺钉可以固定光导管104的第一端D1位置。通过使该螺钉朝靠近弹片的方向移动，可以推动光导管104挤压弹片，进而使该第一端D1朝该弹片所在侧移动；也可以通过使该螺钉朝远离弹片的方向移动，进而该弹片可以朝该螺钉推动光导管104，进而使该第一端D1朝螺钉所在侧移动。

本申请实施例中根据透镜101的移动对光导管104的第一端D1也进行相应的移动，如进行该移动可以使光导管104射出的光束的中心光线穿过透镜101的中心。如此可以避免由于透镜101移动使光线照射至反射片103上的位置发生移动，进而存在光线射出反射片103之外的情况，进而可以避免投影画面中出现暗带的情况。

下面对确定光导管104的第一端D1的移动距离的方式进行介绍。

可选地，光机照明系统满足公式：

其中，|Δl|表示光导管的第一端D1的移动距离。请继续参考图4，l表示反射片103的中心点与三棱镜102中出射光线的表面(也即是第二侧面)的距离，也即是反射片103处于初始这状态时反射片103与第二侧面的距离。γ表示光机照明系统10的放大倍率，如一束光线在反射片103上形成的光斑相对该束光线在光导管104的第一端D1处形成的光斑可以放大γ倍。θ大于或等于在第一状态下反射片103靠近三棱镜102的表面与第二侧面的理论夹角的2倍，θ’大于或等于在第一状态下反射片103靠近三棱镜102的表面与第二侧面的实际夹角的2倍，该理论夹角与实际夹角均为锐角。对于θ及θ’可以参考上述对于θ及θ’的介绍，本申请实施例不再赘述。

请参考图6或图7，在Δl为正值时，光导管104的第一端D1可以沿垂直纸面的方向向纸面外移动|Δl|的距离；在Δl为负值时，光导管104的第一端D1可以沿垂直纸面的方向向纸面内移动|Δl|的距离。例如，该|Δl|可以为位于光导管的垂直纸面的方向上的两侧的定位结构中螺钉的移动距离。

下面对Δl满足的关系的推导过程进行介绍。

请继续参考图4，在透镜101处于初始位置时，在x方向上三棱镜102中主光线的出射位置与反射片103中主光线的入射位置的距离为l*tanθ。在透镜101移动后，主光线在反射片103上的入射位置可以发生改变，进而在x方向上三棱镜102中主光线的出射位置与反射片103中主光线的入射位置的距离为l*tanθ’，故主光线在反射片上的入射位置的移动距离l’＝l*tanθ-l*tanθ’＝l*(tanθ-tanθ’)。该主光线在反射片上的入射位置的移动距离也即是照射至反射片103的光线形成的光斑的偏移量。本申请实施例中，通过移动光导管104的第一端D1对该光斑的偏移量进行补偿，由于光斑在从光导管104的第一端D1到反射片103时放大γ倍，故光导管104的第一端D1的移动距离相应地为光斑的偏移量的1/γ。因此，光导管的第一端D1的移动距离|Δl|满足：

可选地，本申请实施例中光导管的出光口的形状可以呈矩形，或者也可以呈其他形状。光线在反射片上形成的光斑的形状与光导管的出光口的形状可以为相似图形，且反射片上形成的光斑的面积可以为光导管的出光口的面积的γ倍。示例地，光导管的出光口的形状为矩形，光线可以在反射片103处形成图8所示的远场光斑Y4。需要说明的是，该光斑Y4可以仅为光线在一个反射片103处形成的光斑，该光斑Y4可以仅为光导管射出的全部光线形成的光斑中的部分。光导管的第一端根据透镜的移动而调整位置后，如图8所示，射向反射片的光线可以覆盖反射片，保证反射片在处于亮态时其各个区域均可以反射光线，保证各个像素的显示完整性，避免投影画面中存在暗带的情况，提高了投影画面的显示效果。

需要说明的是，图9是一种光机照明系统射出的光线的传播示意图。如图9所示，光机照明系统在将光线按照理论传输方向传输至镜头时的光线照射区域为Q1区域，射向该Q1区域的光线可以射入镜头。相关技术中，在光机照明系统中反射片的旋转角度的公差的影响下，光机照明系统在实际工作时射出的光线实际的光线照射区域为Q2区域。其中未射向Q1区域的光线(也即是照射至区域Q3的光线)无法射入镜头，进而这部分光线将被浪费，使得镜头接收光线的效果较差。且这部分光线由于并未射入镜头，若这部分光线用于显示图像中的某区域，则该区域无法被正常显示，进而投影画面会存在偏差。需要说明的是，为了区分反射片在旋转角度无公差和有公差时，光机照明系统射出的光线的传播方向的差别，图9中用光线1表示旋转角度无公差时，光机照明系统射出的按照理论传输方向传输的光线；用光线2表示旋转角度有公差时，光机照明系统射出的按照实际传输方向传输的光线。需要说明的是，光机照明系统可以射出一束光线，图9仅示出了该束光线中最两端的光线。

而本申请实施例中，基于反射片的旋转角度存在的公差，可以使透镜相对三棱镜移动Δd的距离，且使光导管的第一端移动Δl的距离，如此可以避免由于该公差导致的反射片射出的光束的传播方向发生偏转，减少光机照明系统射向镜头的光线发生的浪费，提高光机的效率。且可以避免照射至反射片的光线形成的光斑偏移，进而避免投影画面出现暗带无法调节的情况，提高了投影画面的显示效果。光机照明系统可以将光线按照理论传输方向传输，进而在传输至镜头时的光线照射区域可以覆盖图9所示的Q1区域。

另外，相关技术中由于反射片的旋转角度存在的公差的影响，光机照明系统射出的光线可以在镜头J处形成图10所示的远场光斑Y2，或者图11所示的远场光斑Y3。由图10和图11可知，该远场光斑的中心与镜头J的中心偏差较大，如此光能量的损失较多，光机的光学效率较差。而本申请实施例中光线可以在镜头J处形成图5所示的远场光斑Y1，该远场光斑Y1的中心可以与镜头J的中心重合，保证光能量的充分利用，避免光能量损失，提高光机的光效率。

综上所述，本申请实施例提供的光机照明系统中，透镜能够相对三棱镜移动。即使反射片在工作时的实际旋转角度存在公差，也可以根据该公差调节透镜相对三棱镜的位置，以使通过透镜的光线射向三棱镜的位置发生变化。进而该光线射出三棱镜并在反射片上反射后的实际传播方向反射后可以与理论传播方向偏差较小，根据该反射后的光线进行投射，可以减小投射的投影画面的偏差，提高投影效果。

本申请实施例还提供了一种光机，该光机可以包括上述的光机照明系统和镜头。光机照明系统可以用于将光源发出的光线进行调制后射向镜头，以便于镜头对该光线进行投射。该光机的结构可以参考图1所示的投影设备中的光机的结构，本申请实施例不再赘述。

本申请实施例还提供了一种投影设备，该投影设备可以包括上述的光机和光源。光源用于向光机发出光线，光机用于将该光线调制后进行投射。该投影设备的结构可以参考图1所示的投影设备的结构，本申请实施例不再赘述。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光机照明系统，其特征在于，所述光机照明系统包括：透镜、三棱镜和多个反射片；所述三棱镜具有第一侧面、第二侧面和第三侧面，所述透镜位于所述三棱镜的所述第一侧面所在侧，所述反射片位于所述三棱镜的所述第二侧面所在侧；

所述透镜用于将光源发出的光线透射至所述三棱镜，所述三棱镜用于将射入的所述光线出射至所述反射片；

所述透镜能够根据在第一状态下所述反射片靠近所述三棱镜的表面与所述第二侧面的实际夹角和理论夹角，相对所述三棱镜移动，以使所述反射片在所述第一状态下将射入的所述光线反射至镜头，在第二状态下将射入的所述光线反射至所述镜头之外；所述透镜相对所述三棱镜的移动方向平行于所述第一侧面，且与所述第二侧面和所述第三侧面均相交。

2.根据权利要求1所述的光机照明系统，其特征在于，所述光机照明系统还包括：移动部件；

所述移动部件与所述透镜连接，所述移动部件用于控制所述透镜相对所述三棱镜移动。

3.根据权利要求1或2所述的光机照明系统，其特征在于，所述光机照明系统满足公式：Δd＝d-d’；

其中：

Δd表示所述透镜相对所述三棱镜朝远离所述第二侧面的方向的移动距离，所述a表示所述三棱镜的底面中位于所述第一侧面的第一边，所述b表示所述底面中位于所述第二侧面的第二边，所述c表示所述底面中位于所述第三侧面的第三边，所述α表示所述底面中所述第一边的对角，所述β表示所述底面中所述第二边的对角，所述n₁表示所述三棱镜与所述反射片之间的介质的折射率，所述n₂表示所述三棱镜的折射率；

所述θ大于或等于所述理论夹角的2倍，所述θ’大于或等于所述实际夹角的2倍，所述理论夹角与所述实际夹角均为锐角。

4.根据权利要求1或2所述的光机照明系统，其特征在于，所述光机照明系统还包括：位于所述光源和所述透镜之间的光导管，所述光导管靠近所述透镜的一端能够根据所述透镜的移动而移动，且所述光导管的所述一端的移动方向与所述透镜的移动方向相同；

所述光导管的另一端用于接收所述光源发出的所述光线，所述光导管的所述一端用于将所述另一端接收的所述光线射向所述透镜。

5.根据权利要求4所述的光机照明系统，其特征在于，所述光机照明系统满足公式：

其中，|Δl|表示所述光导管的所述一端的移动距离，所述l表示所述反射片靠近三棱镜的表面的中心点与所述三棱镜中出射所述光线的表面的距离，所述γ表示所述光机照明系统的放大倍率；所述θ大于或等于在所述第一状态下所述反射片靠近所述三棱镜的表面与所述三棱镜中出射所述光线的表面的理论夹角的2倍，所述θ’大于或等于在所述第一状态下所述反射片靠近所述三棱镜的表面与所述三棱镜中出射所述光线的表面的实际夹角的2倍，所述理论夹角与所述实际夹角均为锐角。

6.根据权利要求1或2所述的光机照明系统，其特征在于，所述光机照明系统还包括：位于所述光源和所述透镜之间的光导管和反射镜；所述光导管靠近所述透镜的一端能够根据所述透镜的移动而移动，且所述光导管的所述一端的移动方向与所述透镜的移动方向相同；

所述光导管的另一端用于接收所述光源发出的所述光线，所述光导管的所述一端用于将所述另一端接收的所述光线射向所述反射镜，所述反射镜用于将射入的所述光线反射至所述透镜。

7.根据权利要求6所述的光机照明系统，其特征在于，所述光机照明系统还包括：位于所述光导管与所述反射镜之间的聚光部件，所述聚光部件用于将所述光导管射出的光线会聚至所述反射镜。

8.一种光机，其特征在于，所述光机包括：如权利要求1至7任一所述的光机照明系统和镜头。

9.一种投影设备，其特征在于，所述投影设备包括：权利要求8所述的光机和光源。

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